Усиление и уширение дорожных одежд

Усиление дорожной одежды можно осуществить без уширения и с уширением проезжей части. Уширение чаще всего совмещают с усилением дорожной одежды. Возможны три основных способа повышения её прочности: строительство нового покрытия на старой дорожной одежде; замена верхнего слоя или всех слоев покрытия с сохранением или с усилением основания; полная замена всей дорожной одежды с учётом перспективы роста интенсивности движения.

Первый способ по сравнению с другими требует меньших первоначальных затрат, но применим он, когда недостаточная прочность дорожной одежды связана с частичной потерей прочности материалов или слоев покрытия. Перед укладкой слоев устраняют повреждения на старом покрытии (выбоины, трещины) и при необходимости укладывают выравнивающий слой.

На старых гравийных и щебеночных покрытиях (необработанных или обработанных органическим вяжущим) слой целесообразно устраивать из влажных органоминеральных смесей. На старых дорожных одеждах облегчённого типа можно использовать чёрный щебень прочных пород в горячем или тёплом состоянии, с пропиткой битумным шламом на основе битумных паст. Толщину слоя и глубину пропитки назначают в зависимости от требуемой прочности дорожной одежды, при этом минимальная толщина 5 см, максимальная - 10 см.

Для способа пропитки используют мало- или среднепористый битумный шлам типа В (согласно техническим указаниям) с массовой долей зёрен крупнее 2 мм в минеральном материале не более 10 %. С целью придать битумному шламу требуемую текучесть в него добавляют пластификатор (абиетат натрия, СДБ и др.) - 0,03-0,06 % по массе.

Чёрный щебень укладывают щебне- или асфальтоукладчиком на предварительно очищенное старое покрытие. Уплотняют слой катками на пневматических шинах (6-8 т) за два-три прохода по каждому следу. Сразу после остывания чёрного щебня разливают битумный шлам (его расход 20-40 кг/м²). Для распределения шлама используют навесные распределители к пасторастворовозу ПС-402.

Для усиления асфальтобетонных покрытий необходимо максимально использовать старый асфальтобетон. С этой целью применяют технологию регенерации способами термопрофилирования или удаления. Способ удаления заключается в том, что покрытие разрыхляют на глубину, превышающую толщину верхнего слоя не менее чем на 3 см, а разрыхлённый асфальтобетон регенерируют на месте или используют повторно на другом объекте.

Если усиливают дорожную одежду традиционным способом, поверх старого покрытия укладывают один или несколько слоев асфальтобетона. Старое покрытие очищают с помощью механических щёток и смачивают органическим растворителем (соляровым маслом, керосином) в количестве 0,1 - 0,15 л/м² с помощью краскопульта или распылителя; затем поверхность подгрунтовывают жидким битумом по норме 0,3-0,5 л/м².

При наличии неровностей на старое покрытие прежде необходимо уложить выравнивающий слой. Если глубина неровностей более 5 см, применяют крупнозернистую пористую смесь или щебень, обработанный битумом. При меньшей толщине укладывают мелкозернистую смесь асфальтоукладчиками с последующим уплотнением катками.

Серьезная проблема при строительстве новых слоев асфальтобетона на существующем покрытии - возникновение на новом покрытии так называемых отражённых трещин. Сравнительно тонкие слои асфальтобетона (до 5 см и даже более) уже через год-два воспроизводят трещины и неровности старого покрытия, на котором они уложены. По исследованиям проф. Н.Н. Иванова слой асфальтобетона может сопротивляться образованию трещин от деформаций нижележащего слоя, когда толщина более 12-15 см.

Для борьбы с отражёнными трещинами устраивают промежуточные слои или трещинопрерывающие прослойки (мембраны). Во многих странах этот слой называют SAMI (Stress Absorbent Membrane Interlager) - промежуточный слой, поглощающий напряжения.

По своему функциональному назначению промежуточные слои делятся на армирующие, которые повышают сопротивление асфальтобетона разрыву в зоне растяжения, и снижающие, перераспределяющие и поглощающие эти напряжения. Промежуточные слои могут устраиваться из резинобитумных смесей, битумоминеральных смесей с разными добавками, битумоминеральных смесей, усиленных сетками из искусственных материалов или из металла, или усиленных волокнами целлюлозы, пропитанной битумом и других материалов. Толщина этих слоев колеблется от 5 до 50 мм и более.

Так, например, под слой усиления из асфальтобетона толщиной 10 см и более рекомендуется устраивать промежуточный слой из щебня фракции 8-11, обработанного вяжущим, модифицированным с помощью высокопрочных полимеров, с расходом вяжущего 3-3,5 кг/м² и щебня 8-15 кг/м², а под слоем усиления 4 см и меньше рекомендуется уложить полипропиленовую сетку весом 140 кг/м² с распределением модифицированного битума с расходом 1,3-1,6 кг/м² [8].

Широкое распространение находят различные способы усиления промежуточного слоя путём укладки металлической сетки или сетки из полипропилена в виде решётки из высокопрочных полимеров, применение которого позволяет более равномерно распределять нагрузку на нижележащие слои, воспринимать растягивающие напряжения и локализовать развитие трещин (рис. 17.9). Применение этого материала позволяет экономить до 25 % смеси при усилении асфальтобетонных покрытий. Аналогичные сетки выпускаются во многих странах.

Рис. 17.9. Локализация трещин в дорожной одежде при укладке решётки из синтетического материала:
а - общий вид материала Tensar; б - дорожная одежда без прокладки; в - то же, с прокладкой

Имеется опыт устройства промежуточного слоя толщиной 1,5-2 см из песчаного асфальтобетона с добавкой резиновой крошки и большим количеством битума. Этот слой снижает и перераспределяет напряжения в местах появления трещин, поглощает внутренние пластические деформации, а также обеспечивает водонепроницаемость. Для приготовления такого материала используют пески непрерывного зернового состава от 0-3 до 0-6 мм. В основном применяют дробленые пески с небольшим количеством окатанного песка. В качестве вяжущего используют модифицированный полимерами битум в количестве 9-12,5 %. За счёт добавления волокон резины увеличивается трещиностойкость этого материала.

Второй способ усиления дорожной одежды состоит в замене верхнего слоя или всех слоев покрытия с сохранением существующего основания дорожной одежды. Его применяют, если на старом покрытии много повреждений в виде сетки трещин и выбоин, связанных с существенной потерей прочности материала покрытия или его слоев. Кроме того, этот способ целесообразен в тех местах, где нельзя увеличивать толщину покрытия (например, на мостах во избежание снижения их грузоподъемности, в тоннелях или на участках под путепроводами, во избежание уменьшения габаритов по высоте). Асфальтобетонные слои снимают с помощью фрез.

Третий способ предусматривает полную замену всей дорожной одежды. Это может потребоваться при потере прочности материалов или слоев основания, необходимости строительства новых дополнительных слоев основания (дренирующего, теплоизолирующего), а также при исправлении земляного полотна. В каждом случае рекомендуется максимально использовать материал старой дорожной одежды.

Цементобетонное покрытие чаще всего усиливают путём укладки одного или нескольких слоев асфальтобетона. Однако чтобы избежать образования трещин, усиление должно состоять из нескольких слоев с общей толщиной 9-18 см. Перед укладкой асфальтобетонной смеси швы в цементобетонном покрытии расчищают, заливают битумом и цементным раствором, посыпают песком и для исключения сцепления слоев швы закрывают полиэтиленовой плёнкой, бумагой, пропитанной битумом или посыпают тонким слоем песка (0,8-1 см) на ширину 0,5-0,8 м с каждой стороны шва. Другим вариантом усиления цементобетонных покрытий, обеспечивающим снижение образования трещин, является укладка 4-8-сантиметрового слоя асфальтобетона поверх предварительно проложенной полипропиленовой плёнки или нетканых материалов.

За рубежом усиливают прочность и устраняют поверхностные дефекты, укладывая армированный или неармированный бетон (или фибробетон) различной толщины. Слой толщиной 7-8 см армируют металлической сеткой с ячейками размером 10´30 см. Армированные бетонные покрытия обладают преимуществом - они могут быть небольшой толщины.

Уширение дорожной одежды. Возможны два варианта: одностороннее (несимметричное) и двустороннее. При одностороннем уширении дорожной одежды, как правило, устраивают выравнивающий слой и новое покрытие на всю ширину проезжей части (рис. 17.10, а).

Рис. 17.10. Схемы уширения дорожной одежды:
0-0- старая ось дорожной одежды; 1-1 - новая ось; 1 - верхний спой нового покрытия; 2 - выравнивающий слой; 3 - верхний слой старого покрытия и продолжения его на уширении; 4 - нижний слой старого покрытия; 3 - основание; 6 - дополнительный слой основания; 7 - уступы

Двустороннее уширение может быть выполнено двумя способами: устройством полос уширения дорожной одежды на уширенном с двух сторон земляном полотне (рис. 17.10, б), уширение проезжей части на ширину, в 2 раза меньшую ширины обочины, или на ширину краевых укреплённых полос (т.е. с каждой стороны на 0,25-0,75 м) без уширения земляного полотна (рис. 17.10, в).

В первом случае на обочине вдоль кромки покрытия подготавливают корыто до низа дополнительного слоя основания (дренирующего или морозозащитного). Дну корыта придают поперечный уклон 30-170 ‰ в сторону обочины, чтобы обеспечить водоотвод из основания. При устройстве полос малой ширины (0,25-0,75 м) применяют траншеекопатели и приспособления к машинам, в том числе навесные и прицепные плуги, накладки на отвал автогрейдера или бульдозера, а также механизмы для уширения проезжей части.

Технологический процесс устройства дорожной одежды на полосах уширения включает обрезку кромки покрытия с помощью дисковых пил, навешиваемых на трактор, послойную отсыпку основания с тщательным уплотнением каждого слоя, строительство покрытия. На полосах уширения при необходимости устраивают поверхностную обработку, захватывая на 0,2-0,3 м прикромочную полосу старого покрытия. Поверхностную обработку целесообразно устраивать сразу на всю ширину, перекрывая старое покрытие и полосы уширения.

Во втором случае после уширения и уплотнения земляного полотна до нижней поверхности дополнительного слоя основания (дренирующего или морозозащитного) отсыпают материал для уширения основания, затем укладывают и уплотняют его и вровень с ним отсыпают и уплотняют грунт в пределах образуемой новой обочины. После этого укладывают выравнивающий слой (при необходимости), а поверх него новый верхний слой покрытия на всю ширину проезжей части. Затем укрепляют обочины и окончательно отделывают земляное полотно. Для обеспечения лучшего сопряжения нового и старого покрытий применяют различные способы армирования асфальтобетона на участках уширения дорожных одежд (рис. 17.11-17.14) (Аливер Ю.А. Применение геосинтетических материалов для повышения трещиностойкости асфальтобетонных покрытий на реконструируемых участках автомобильных дорог // (Применение геосинтетических и геопластиковых материалов при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог. - М., - 2001. - 162 с. - (Тр. / Союздорнии; Вып. 201).

На рис. 17.11 показано однослойное армирование продольного шва при расширении существующей дороги. В этом случае армирующий рулонный геосинтетический материал устанавливают под верхний слой асфальтобетона или непосредственно на подготовленную поверхность цементобетонного основания. В конструкции дорожной одежды такой материал воспринимает растягивающие усилия, возникающие от температурных и транспортных нагрузок, и сдерживает развитие трещин в зоне стыка. При этом длина анкеровки должна быть не менее 0,5 м, а для жёстких материалов (стеклосетки, полиамидные сетки) - больше.

Рис. 17.11. Однослойное армирование продольного шва:
1 - мелкозернистый асфальтобетон; 2 - то же, крупнозернистый; 3 - тощий бетон; 4 - булыжная мостовая; 5 - щебень; 6 - песок; 7 - асфальтобетон; 8 - рулонный геосинтетик

Армирование зоны стыка новой и старой дорожных одежд может быть осуществлено двумя слоями из высокопрочных рулонных геосинтетиков. Такой способ армирования является более эффективным и надёжным, поскольку армоэлементы воспринимают гораздо большие растягивающие усилия. Кроме того, компенсируются возможные дефекты при нарушении технологии укладки геосинтетиков. В этом случае верхнюю армирующую прослойку можно сделать из менее прочного материала.

Вариант армирования зоны стыка новой и старой дорожных одежд, в котором армирующий геосинтетический материал предотвращает выход отражённой трещины на поверхность, а нижняя прослойка из нетканого геотекстиля пропитана битумом, существенно снижает коэффициент сцепления нижнего и верхнего слоев. За счёт этого горизонтальные подвижки (смещения) нижних слоев не передаются к верхним слоям дорожной одежды. В результате снижаются действующие напряжения в верхних слоях. Кроме того, геотекстильная прослойка, пропитанная битумом, предотвращает попадание воды и воздуха с поверхности в нижние слои дорожной одежды. Вместо нетканого геотекстиля можно применять высокопрочные композиции, например TRC-grid (фирма Colbond, Германия), PGM (фирма Polyfelt, Австрия), сочетающие нетканку и армирующую геосетку. Это позволит армировать верхний слой и снизить сцепление между асфальтобетоном и цементобетонным основанием.

Одной из причин появления трещин в местах стыка старого и нового покрытий является разность осадок основания. Основание старого покрытия находится в стабильном состоянии (уже прошёл процесс консолидации), новое основание может иметь деформации. Под нагрузкой от транспортных средств в новом основании могут возникать необратимые деформации. Разность осадок нового и старого оснований повлечёт за собой вертикальные перемещения новой дорожной одежды, что, в свою очередь, вызовет появление трещин в асфальтобетонных слоях в зоне сопряжения. Для увеличения прочности нового основания и уменьшения осадок можно армировать его объёмными пластиковыми георешетками и высокопрочными рулонными геосинтетиками (9 и 10, рис. 17.12).

Рис. 17.12. Армирование асфальтобетона и песчаного слоя основания (обозначения см. рис. 17.11):
9 - объемная пластиковая решётка; 10 - рулонный геосинтетический материал

Армирование сопряжения старой и новой дорожных одежд может быть выполнено в одной вертикальной плоскости, представляющей собой зону максимальной концентрации напряжений. Эти напряжения можно существенно уменьшить, если расширить зону стыка.

На рис. 17.13 показан вариант сопряжения, в котором фрезерование старого покрытия выполнено уступом, а армирование новых слоев асфальтобетона - двухслойным с соответствующим смещением верхнего армоэлемента относительно нижней прослойки.

Рис. 17.13. Армирование при фрезеровании старого покрытия уступом (обозначения см. рис. 17.11)

Эффективным может быть также вариант сопряжения, в котором уступ выполнен с разборкой асфальтобетона на всю глубину до центра цементобетонного основания (рис. 17.14). В этом случае уступ заполняется тощим бетоном 3 и слоем асфальтобетона 2. Верхние слои асфальтобетона армируют рулонными геосинтетическими материалами со смещением.

Рис. 17.14. Комбинированное укрепление зоны стыка (обозначения см. рис. 17.11):
11 - высокопрочный рулонный геосинтетический материал

Возможны и другие варианты армирования продольного сопряжения старой и новой дорожных одежд, которые обеспечивают надёжность их совместной работы.

ГЛАВА 18. Ликвидация колей на автомобильных дорогах

Дата добавления: 2015-06-04